Internet of Things collaborativo: progettazione ed analisi di una piattaforma di aggregazione di dati sensoristici

Internet ha rivoluzionato il modo di comunicare degli individui. Siamo testimoni della nascita e dello sviluppo di un'era caratterizzata dalla disponibilità di informazione libera e accessibile a tutti. Negli ultimi anni grazie alla diffusione di smartphone, tablet e altre tipologie di dispositivi connessi, è cambiato il fulcro dell'innovazione spostandosi dalle persone agli oggetti. E' così che nasce il concetto di Internet of Things, termine usato per descrivere la rete di comunicazione creata tra i diversi dispositivi connessi ad Internet e capaci di interagire in autonomia. Gli ambiti applicativi dell'Internet of Things spaziano dalla domotica alla sanità, dall'environmental monitoring al concetto di smart cities e così via. L'obiettivo principale di tale disciplina è quello di migliorare la vita delle persone grazie a sistemi che siano in grado di interagire senza aver bisogno dell'intervento dell'essere umano. Proprio per la natura eterogenea della disciplina e in relazione ai diversi ambiti applicativi, nell'Internet of Things si può incorrere in problemi derivanti dalla presenza di tecnologie differenti o di modalità eterogenee di memorizzazione dei dati. A questo proposito viene introdotto il concetto di Internet of Things collaborativo, termine che indica l'obiettivo di realizzare applicazioni che possano garantire interoperabilità tra i diversi ecosistemi e tra le diverse fonti da cui l'Internet of Things attinge, sfruttando la presenza di piattaforme di pubblicazione di Open Data. L'obiettivo di questa tesi è stato quello di creare un sistema per l'aggregazione di dati da due piattaforme, ThingSpeak e Sparkfun, con lo scopo di unificarli in un unico database ed estrarre informazioni significative dai dati tramite due tecniche di Data Mining: il Dictionary Learning e l'Affinity Propagation. Vengono illustrate le due metodologie che rientrano rispettivamente tra le tecniche di classificazione e di clustering.

From data to applications in the Internet of Things

Con la crescita in complessità delle infrastrutture IT e la pervasività degli scenari di Internet of Things (IoT) emerge il bisogno di nuovi modelli computazionali basati su entità autonome capaci di portare a termine obiettivi di alto livello interagendo tra loro grazie al supporto di infrastrutture come il Fog Computing, per la vicinanza alle sorgenti dei dati, e del Cloud Computing per offrire servizi analitici complessi di back-end in grado di fornire risultati per milioni di utenti. Questi nuovi scenarii portano a ripensare il modo in cui il software viene progettato e sviluppato in una prospettiva agile. Le attività dei team di sviluppatori (Dev) dovrebbero essere strettamente legate alle attività dei team che supportano il Cloud (Ops) secondo nuove metodologie oggi note come DevOps. Tuttavia, data la mancanza di astrazioni adeguata a livello di linguaggio di programmazione, gli sviluppatori IoT sono spesso indotti a seguire approcci di sviluppo bottom-up che spesso risulta non adeguato ad affrontare la compessità delle applicazione del settore e l'eterogeneità dei compomenti software che le formano. Poichè le applicazioni monolitiche del passato appaiono difficilmente scalabili e gestibili in un ambiente Cloud con molteplici utenti, molti ritengono necessaria l'adozione di un nuovo stile architetturale, in cui un'applicazione dovrebbe essere vista come una composizione di micro-servizi, ciascuno dedicato a uno specifica funzionalità applicativa e ciascuno sotto la responsabilità di un piccolo team di sviluppatori, dall'analisi del problema al deployment e al management. Poichè al momento non si è ancora giunti a una definizione univoca e condivisa dei microservices e di altri concetti che emergono da IoT e dal Cloud, nè tantomento alla definzione di linguaggi sepcializzati per questo settore, la definzione di metamodelli custom associati alla produzione automatica del software di raccordo con le infrastrutture potrebbe aiutare un team di sviluppo ad elevare il livello di astrazione, incapsulando in una software factory aziendale i dettagli implementativi. Grazie a sistemi di produzione del sofware basati sul Model Driven Software Development (MDSD), l'approccio top-down attualmente carente può essere recuperato, permettendo di focalizzare l'attenzione sulla business logic delle applicazioni. Nella tesi viene mostrato un esempio di questo possibile approccio, partendo dall'idea che un'applicazione IoT sia in primo luogo un sistema software distribuito in cui l'interazione tra componenti attivi (modellati come attori) gioca un ruolo fondamentale.

Effekter av Internet of Things : Scenariobaserad studie som beskriver inledande effekter av Internet of Things i en verksamhet

Med begreppet "Internet of Things" menas att ett objekt ur den riktiga världen blir en del av internet. Tunabyggen i Borlänge planerar att implementera ett sådant informationssystem som med hjälp av sensorer och en ständig internetuppkoppling håller uppsikt över temperatur och luftfuktighet i utvalda lokaler. Det är ett enkelt system som till synes inte har så stora effekter på den nuvarande verksamheten. De ekonomiska effekterna går ofta att räkna på i förhand men effekterna på personal, miljö och rutiner kan glömmas bort. Vi har därför med detta examensarbete undersökt vilka inledande effekter som kan tänkas uppkomma efter implementering av ett nytt informationssystem med "Internet of Things" funktionalitet i en verksamhet. Detta sker inom kategorierna ekonomi, arbetsmiljö, miljöpåverkan och systemförvaltning. För att kunna besvara detta har vi gjort en fallstudie baserad på en scenariometodik som består av fyra faser. Fas 1, där vi fick vårt Case och skapade en förståelse för scenariofältet. Fas 2, där vi identifierade nyckelfaktorer. Detta har gjorts genom en litteraturstudie samt intervju med berörd personal på Tunabyggen. Fas 3, där analysen av dessa nyckelfaktorer skedde genom nulägesanalys och framtidsanalys av nyckelfaktorer. Fas 4, där vi genererade scenarier av de analyserade nyckelfaktorerna. Det har sedan gjorts en SWOT-analys för att belysa styrkor, svagheter, möjligheter och hot. Resultatet visar tydliga tecken på att det kommer att bli många effekter för Tunabyggen efter implementering av det nya informationssystemet som yttrar sig i alla kategorier. Slutsatsen är att vid implementation av ett informationssystem som detta är effekterna många. Detta är något som vi anser bör beaktas av alla verksamheter som har tankar på att införskaffa ett nytt informationssystem. De bör inte bara utvärdera informationssystem rent ekonomiskt utan borde ta i beaktning att det finns ett antal andra faktorer som har en avgörande roll om implementation av informationssystem ska bli lyckad.

Distributed and compressed MIKEY mode to secure end-to-end communications in the Internet of things.

Multimedia Internet KEYing protocol (MIKEY) aims at establishing secure credentials between two communicating entities. However, existing MIKEY modes fail to meet the requirements of low-power and low-processing devices. To address this issue, we combine two previously proposed approaches to introduce a new distributed and compressed MIKEY mode for the Internet of Things. Indeed, relying on a cooperative approach, a set of third parties is used to discharge the constrained nodes from heavy computational operations. Doing so, the preshared mode is used in the constrained part of network, while the public key mode is used in the unconstrained part of the network. Furthermore, to mitigate the communication cost we introduce a new header compression scheme that reduces the size of MIKEY’s header from 12 Bytes to 3 Bytes in the best compression case. Preliminary results show that our proposed mode is energy preserving whereas its security properties are preserved untouched.

Routex: un Router Multitecnologia per Internet of Things

L'Internet of Things (IoT) è oggetto di grande interesse per la ricerca e per l'industria. Le numerose tecnologie che sono state sviluppate rendono possibile la creazione di nuovi e utili servizi, ma introducono problemi legati alla reciproca incompatibilità. Nell'elaborato si analizza nel dettaglio questa situazione e si descrive l'implementazione di un sistema che ha come obiettivo la realizzazione di una rete composta da dispositivi che fanno uso di tecnologie differenti. Il progetto usa un Raspberry Pi come router, il cui scopo è quello di gestire le differenze fra gli standard di comunicazione utilizzati. Le tecnologie wireless supportate sono: WiFi, Bluetooth, ZigBee, nRF24L01 e moduli radio 433MHz. Sulla rete cosi formata è inoltre possibile lo sviluppo di applicazioni IoT, grazie alle logiche di funzionamento messe a disposizione dal sistema.

How the web of things challenges requirements engineering

As a subset of the Internet of Things (IoT), the Web of Things (WoT) shares many characteristics with wireless sensor and actuator networks (WSANs) and ubiquitous computing systems (Ubicomp). Yet to a far greater degree than the IoT, WSANs or Ubicomp, the WoT will integrate physical and information objects, necessitating a means to model and reason about a range of context types that have hitherto received little or no attention from the RE community. RE practice is only now developing the means to support WSANs and Ubicomp system development, including faltering first steps in the representation of context. We argue that these techniques will need to be developed further, with a particular focus on rich context types, if RE is to support WoT application development. © 2012 Springer-Verlag.

The Open Web of Things as a means to unlock the potential of the IoT

Abstract: There is a lot of hype around the Internet of Things along with talk about 100 billion devices within 10 years time. The promise of innovative new services and efficiency savings is fueling interest in a wide range of potential applications across many sectors including smart homes, healthcare, smart grids, smart cities, retail, and smart industry. However, the current reality is one of fragmentation and data silos. W3C is seeking to fix that by exposing IoT platforms through the Web with shared semantics and data formats as the basis for interoperability. This talk will address the abstractions needed to move from a Web of pages to a Web of things, and introduce the work that is being done on standards and on open source projects for a new breed of Web servers on microcontrollers to cloud based server farms. Speaker Biography -Dave Raggett : Dave has been involved at the heart of web standards since 1992, and part of the W3C Team since 1995. As well as working on standards, he likes to dabble with software, and more recently with IoT hardware. He has participated in a wide range of European research projects on behalf of W3C/ERCIM. He currently focuses on Web payments, and realising the potential for the Web of Things as an evolution from the Web of pages. Dave has a doctorate from the University of Oxford. He is a visiting professor at the University of the West of England, and lives in the UK in a small town near to Bath.

An internet of social things

The Internet of Things is a vision for a world of interconnected smart devices. We present an alternative vision based on a review of literature that emphasizes the importance and role of objects in social relations. We situate this work in relation to a conceptual understanding of objects and sociality, and note some methodological implications of a more object-centred sociality that may suggest design opportunities alongside the emerging Internet of Things.

The internet of playful things

This one-day workshop brings together researchers and practitioners to share knowledge and practices on how people can connect and interact with the Internet of Things in a playful way. Open to participants with a diverse range of interests and expertise, and by exploring novel ways to playfully connect people through their everyday objects and activities, the workshop will facilitate discussion across a range of HCI discipline areas. The outcomes from the workshop will include an archive of participants' initial position papers along with the materials created during the workshop. The result will be a road map to support the development of a Model of Playful Connectedness, focusing on how best to design and make playful networks of things, identifying the challenges that need to be addressed in order to do so.

The internet of services and USDL

A prominent research focus, especially in the context of EU public funding, has been the systematic use of the Internet for new ways of value creation in the services sector. This idea of service networks in the Internet, frequently dubbed the Internet of Services or Web service ecosystems, wants to make services tradable in digital media. In order to enable communication and trade between providers and consumers of services, the Internet of Services requires a standard that creates a "commercial envelope" around a service. This is where the Unified Service Description Language (USDL) comes into play as a normative and balanced unification of service information. The unified description established by USDL is machine-processable, considers technical and business aspects of a service as well as functional and non-functional attributes.

A decentralized batch-based group key management potocol for mobile Internet of Thngs (DBGK).

It is anticipated that constrained devices in the Internet of Things (IoT) will often operate in groups to achieve collective monitoring or management tasks. For sensitive and mission-critical sensing tasks, securing multicast applications is therefore highly desirable. To secure group communications, several group key management protocols have been introduced. However, the majority of the proposed solutions are not adapted to the IoT and its strong processing, storage, and energy constraints. In this context, we introduce a novel decentralized and batch-based group key management protocol to secure multicast communications. Our protocol is simple and it reduces the rekeying overhead triggered by membership changes in dynamic and mobile groups and guarantees both backward and forward secrecy. To assess our protocol, we conduct a detailed analysis with respect to its communcation and storage costs. This analysis is validated through simulation to highlight energy gains. The obtained results show that our protocol outperforms its peers with respect to keying overhead and the mobility of members.

WAIS seminar: Research Discussion: Lab of Things? What Things?

Wednesday 19th March 2014 Speaker(s): Kirk Martinez, Dr Jonathon S Hare and Dr Enrico Costanza Organiser: Dr Tim Chown Time: 19/03/2014 11:00-11:50 Location: B32/3077 File size: 676 Mb Abstract The new WAIS seminar series features classic seminars, research discussions, tutorial-style presentations, and research debates. This seminar takes the form of a research discussion which will focus on the Internet of Things (IoT) research being undertaken in WAIS and other research groups in ECS. IoT is a significant emerging research area, with funding for research available from many channels including new H2020 programmes and the TSB. We have seen examples of IoT devices being built in WAIS and other ECS groups, e.g. in sensor networking, energy monitoring via Zigbee devices, and of course Erica the Rhino (a Big Thing!). The goal of the session is to briefly present such examples of existing Things in our lab with the intent of seeding discussion on open research questions, and therefore future work we could do towards new Things being deployed for experimentation in Building 32 or its environs. The session will discuss what 'things' we have, how they work, what new 'things' might we want to create and deploy, what components we might need to enable this, and how we might interact with these objects.

Progetto e valutazione di una piattaforma sperimentale di Internet of Energy per veicoli elettrici

This dissertation deals with the development of a project concerning a demonstration in the scope of the Supply Chain 6 of the Internet of Energy (IoE) project: the Remote Monitoring Emulator, which bears my personal contribution in several sections. IoE is a project of international relevance, that means to establish an interoperability standard as regards the electric power production and utilization infrastructure, using Smart Space platforms. The future perspectives of IoE have to do with a platform for electrical power trade-of, the Smart Grid, whose energy is produced by decentralized renewable sources and whose services are exploited primarily according to the Internet of Things philosophy. The main consumers of this kind of smart technology will be Smart Houses (that is to say, buildings controlled by an autonomous system for electrical energy management that is interoperable with the Smart Grid) and Electric Mobility, that is a smart and automated management regarding movement and, overall, recharging of electrical vehicles. It is precisely in the latter case study that the project Remote Monitoring Emulator takes place. It consists in the development of a simulated platform for the management of an electrical vehicle recharging in a city. My personal contribution to this project lies in development and modeling of the simulation platform, of its counterpart in a mobile application and implementation of a city service prototype. This platform shall, ultimately, make up a demonstrator system exploiting the same device which a real user, inside his vehicle, would use. The main requirements that this platform shall satisfy will be interoperability, expandability and relevance to standards, as it needs to communicate with other development groups and to effectively respond to internal changes that can affect IoE.

Detección de rutinas : internet of people. Prueba de concepto

El principal objetivo de Internet of Things (IoT) es integrar las tecnologías informáticas en el quehacer cotidiano de las personas, facilitando su interacción con un entorno de dispositivos interconectados, pero el estado actual del arte hace que dicha interacción esté aún lejos de resultar trivial, precisando de continua intervención del usuario. Como alternativa a esta situación, iniciativas emergentes como la de Internet of People (IoP) pretenden integrar de forma más efectiva el IoT en la vida de las personas. En línea con este propósito, el modelo People as a Service (PeaaS) facilita estas tareas por medio del uso del teléfono móvil como interfaz del usuario con el IoT y haciendo uso del contexto del usuario del mismo. PeaaS permite elaborar un perfil sociológico del usuario, que puede ser explotado por el mismo y servido a terceros de forma segura y controlada. En este trabajo presentamos una aplicación móvil para la supervisión de personas afectadas de alzhéimer mediante el aprendizaje y monitorización de sus rutinas como prueba de concepto del modelo PeaaS, teniendo como resultado una funcionalidad que va mucho más allá de la ofrecida por otros productos similares en este campo, y una tecnología que es base para infinidad de aplicaciones que provoquen el avance hacia IoP.